纳/微秒复合脉冲提高细胞电融合效率的仿真与实验研究

• 作者: 李成祥 李新皓 柯强 姚成 姚陈果
• 来源期刊: 电工技术学报
• 学科: 工学
• 关键词: 细胞电融合 纳/微秒复合脉冲 融合效率 跨膜电压 穿孔密度
• 年，卷（期）: 2022,（6）
• 所属期刊栏目: 高电压与放电
• 页码范围: 1522-1532
• 页数: 11页
• 分类号: TM11|TM836|Q64
• 语种: 中文
• DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.201315

摘要

传统的细胞电融合技术通常采用持续时间为微秒级的短时高压电脉冲诱导细胞电穿孔来实现.然而,高幅值微秒脉冲在促进细胞电融合的同时易导致细胞过度穿孔而死亡,从而限制了细胞的融合效率.为进一步提高细胞电融合率,该文基于纳秒脉冲电场所诱导的"超穿孔现象",结合常规的微秒脉冲电融合技术,提出纳/微秒复合脉冲协同诱导细胞电融合的方法.以SP2/0小鼠骨髓瘤细胞为实验对象,利用COMSOL软件分析复合脉冲作用下细胞膜上跨膜电压与穿孔密度的分布,并进行初步的电融合实验,探究该融合方法对细胞融合率和死亡率的影响.仿真结果显示,传统微秒脉冲作用下,细胞膜的两极与接触区域的跨膜电压均超过穿孔阈值,显著穿孔面积超过10％.而等剂量的纳/微秒复合脉冲作用下,跨膜电压仅在细胞接触区域达到较高值,电穿孔也集中于该区域.实验结果同样证明,该方法能够保证较低细胞死亡率(10％)的同时达到较高的细胞融合效率(75％).该研究为细胞电融合技术的进一步发展提供了新的思路.